JP6058980B2 - Semiconductor light emitting device and method of forming electrode thereof - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の半導体発光素子及びその電極の形成方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) and a method for forming an electrode thereof.

半導体発光素子、特にＬＥＤ素子における信頼性、発光効率等の向上を目的とした研究開発が盛んになっている。半導体発光素子の信頼性、発光効率等を向上させるためには、オーミック接合、光反射特性の向上が重要である。例えば、特許文献１には、半導体層との界面近傍における導電性酸化物膜（透明電極）の膜中酸素濃度を他の部分よりも低くすることで、導電性酸化物膜と半導体層とのコンタクト特性を改善することが開示されている。また、特許文献２には、半導体層との界面近傍における導電性酸化物膜の膜中酸素濃度を他の部分よりも高くすることで、導電性酸化物膜と半導体層との間の密着性の向上を図ることが開示されている。   Research and development aimed at improving reliability, light emission efficiency, and the like of semiconductor light emitting devices, particularly LED devices, have become active. In order to improve the reliability, light emission efficiency, and the like of the semiconductor light emitting device, it is important to improve ohmic junction and light reflection characteristics. For example, in Patent Document 1, the oxygen concentration in the film of the conductive oxide film (transparent electrode) in the vicinity of the interface with the semiconductor layer is made lower than that in other parts, so that the conductive oxide film and the semiconductor layer It is disclosed to improve contact characteristics. Patent Document 2 discloses that the oxygen concentration in the conductive oxide film in the vicinity of the interface with the semiconductor layer is higher than that in the other portions, so that the adhesion between the conductive oxide film and the semiconductor layer is increased. It is disclosed to improve the above.

特開２００５−２４４１２８号公報JP-A-2005-244128 特開２００５−２４４１２９号公報JP-A-2005-244129

しかしながら、例えば、特許文献１に記載のように、酸素濃度が高い（酸素含有量が多い）導電性酸化物（例えば、ＩＴＯ）膜は、結晶化に伴って表面の凹凸が大きくなる。透明電極上に反射層（例えば、金属層）が形成された半導体発光素子に適用する場合を考えると、反射面の凹凸も大きくなるため、反射面における光の吸収が大きくなり、透明電極を介した反射層からの反射率が低下するという問題がある。   However, as described in Patent Document 1, for example, a conductive oxide (for example, ITO) film having a high oxygen concentration (high oxygen content) has surface irregularities with crystallization. When considering application to a semiconductor light emitting device in which a reflective layer (for example, a metal layer) is formed on a transparent electrode, the unevenness of the reflective surface also increases, so that light absorption at the reflective surface increases, and the transparent electrode is interposed. There is a problem that the reflectance from the reflective layer is reduced.

一方、例えば、特許文献２に記載のように、導電性酸化物膜の酸素濃度を低くした場合、導電性酸化物の結晶性が低下するため、透過率が低下し、素子の発光効率も低下させるという問題がある。   On the other hand, for example, as described in Patent Document 2, when the oxygen concentration of the conductive oxide film is lowered, the crystallinity of the conductive oxide is lowered, so that the transmittance is lowered and the luminous efficiency of the device is also lowered. There is a problem of making it.

このように、従来の半導体発光素子においては、透明電極のコンタクト特性及び光反射特性（光透過特性）の両立は困難である。本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体層との良好なコンタクト特性を有するとともに、透明電極と反射層との間の密着性を確保しつつ、反射層の反射率が高く、信頼性、光反射特性等の素子特性に優れた半導体発光素子を提供することを目的としている。   Thus, in the conventional semiconductor light emitting device, it is difficult to achieve both contact characteristics and light reflection characteristics (light transmission characteristics) of the transparent electrode. The present invention has been made in view of the above points, and has good contact characteristics with a semiconductor layer, while ensuring the adhesion between the transparent electrode and the reflective layer, while the reflectance of the reflective layer is An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that is high and has excellent device characteristics such as reliability and light reflection properties.

本発明による半導体発光素子は、第１導電型の第１の半導体層、第２導電型の第２の半導体層、第１の半導体層と第２の半導体層との間に設けられた発光層からなる半導体構造層と、
第２の半導体層上に形成された導電性金属酸化物からなる透明電極と、
透明電極上に形成された反射層と、を有し、
透明電極は、第２の半導体層との界面から反射層に向かって酸素含有量が増加している第１層と、第１層との界面の酸素含有量から酸素含有量が反射層に向かって第１層よりも緩やかに増加している第２層と、第２層との界面の酸素含有量から酸素含有量が反射層との界面まで減少している第３層と、からなり、
第２層は、第１層との界面から酸素含有量が一定な酸素一定層と、酸素一定層との界面から第３層との界面まで酸素含有量が増加している酸素リッチ層と、からなる。
The semiconductor light emitting device according to the present invention includes a first conductive type first semiconductor layer, a second conductive type second semiconductor layer, and a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A semiconductor structure layer comprising:
A transparent electrode made of a conductive metal oxide formed on the second semiconductor layer;
A reflective layer formed on the transparent electrode,
The transparent electrode has a first layer in which the oxygen content increases from the interface with the second semiconductor layer toward the reflective layer, and the oxygen content from the oxygen content at the interface with the first layer toward the reflective layer. a second layer which is increasing moderately than the first layer Te, a third layer of oxygen content from the oxygen content of the surface of the second layer is reduced to the interface between the reflective layer, Ri Tona ,
The second layer includes an oxygen constant layer having a constant oxygen content from the interface with the first layer, an oxygen rich layer having an increased oxygen content from the interface with the constant oxygen layer to the interface with the third layer, Consists of .

本発明による方法は、半導体層上に導電性の金属酸化物からなる透明電極を形成する方法であって、
半導体層との界面から酸素含有量が増加するように金属酸化物を堆積して第１領域を形成するステップと、
第１領域との界面の酸素含有量から酸素含有量が第１領域よりも緩やかに増加するように金属酸化物を堆積して第２領域を形成するステップと、
第２領域との界面の酸素含有量から酸素含有量を第２領域よりも急峻に増加させ、表面が粗面形状を呈するように金属酸化物を堆積して第３領域を形成するステップと、
第３領域の還元処理を行って、粗面形状を維持しつつ第３領域の表面層の酸素含有量を低減するステップと、を有することを特徴としている。 The method according to the present invention is a method of forming a transparent electrode made of a conductive metal oxide on a semiconductor layer,
Depositing a metal oxide to increase the oxygen content from the interface with the semiconductor layer to form a first region;
Depositing a metal oxide to form a second region such that the oxygen content increases more slowly than the first region from the oxygen content at the interface with the first region;
Increasing the oxygen content more steeply than the second region from the oxygen content at the interface with the second region, depositing a metal oxide so that the surface has a rough surface shape, and forming the third region;
Reducing the oxygen content of the surface layer of the third region while maintaining a rough surface shape by performing a reduction treatment of the third region.

本発明の実施例１である半導体発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor light-emitting device which is Example 1 of this invention. 図１の半導体発光素子の一部を拡大した部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view in which a part of the semiconductor light emitting element of FIG. 1 is enlarged. 図１の半導体発光素子の透明電極内の酸素含有量プロファイルを示すグラフである。It is a graph which shows the oxygen content profile in the transparent electrode of the semiconductor light-emitting device of FIG. 図１の改変例の半導体発光素子の透明電極内の酸素含有量プロファイルを示すグラフである。It is a graph which shows the oxygen content profile in the transparent electrode of the semiconductor light emitting element of the modification of FIG. 本発明の実施例２である半導体発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor light-emitting device which is Example 2 of this invention. 図５の半導体発光素子の一部を拡大した部分拡大断面図である。FIG. 6 is a partial enlarged cross-sectional view in which a part of the semiconductor light emitting device of FIG. 5 is enlarged. 図５の半導体発光素子の透明電極内の酸素含有量プロファイルを示すグラフである。It is a graph which shows the oxygen content profile in the transparent electrode of the semiconductor light-emitting device of FIG.

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。尚、各図において、実質的に同一又は等価な構成要素および部分には同一の参照符を付している。以下の説明では、AlxInyGazN（0≦x≦1、0≦y≦１、0≦z≦1、x+y+z=1）からなる半導体膜を含む半導体発光素子に本発明を適用した場合を例に説明するが、半導体膜は、他の材料により構成されていてもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, substantially the same or equivalent components and parts are denoted by the same reference numerals. In the following description, the present invention is applied to a semiconductor light emitting device including a semiconductor film made of Al x In y Ga z N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1). Although the case where the invention is applied will be described as an example, the semiconductor film may be made of another material.

図１は、本発明の実施例１である半導体発光素子１０の断面図である。図１に示すように半導体発光素子１０は、半導体膜（半導体構造層）２０、半導体膜２０上に形成された第２の電極３０、第２の電極３０上に形成された反射層４０、反射層４０上に形成された接合層５０、接合層５０上に形成された支持基板６０、支持基板６０の裏面に形成された裏面電極７０を含んだ構造を有している。半導体膜２０は、第１導電型の第１の半導体層２１、第２導電型の第２の半導体層２２、第１の半導体層２１と第２の半導体層２２との間に設けられた発光層２３を含んでいる。半導体膜２０の第１の半導体層２１側の表面上の一部には、第１の電極８０が形成されている。なお、以下においては、第１導電型、第２導電型がそれぞれｎ型、ｐ型であり、第１の電極８０、第２の電極３０がそれぞれｎ電極、ｐ電極（透明電極）である場合について説明する。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device 10 that is Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting device 10 includes a semiconductor film (semiconductor structure layer) 20, a second electrode 30 formed on the semiconductor film 20, a reflection layer 40 formed on the second electrode 30, a reflection The structure includes a bonding layer 50 formed on the layer 40, a support substrate 60 formed on the bonding layer 50, and a back electrode 70 formed on the back surface of the support substrate 60. The semiconductor film 20 includes a first conductivity type first semiconductor layer 21, a second conductivity type second semiconductor layer 22, and a light emission provided between the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22. Layer 23 is included. A first electrode 80 is formed on a part of the surface of the semiconductor film 20 on the first semiconductor layer 21 side. In the following, the first conductivity type and the second conductivity type are n-type and p-type, respectively, and the first electrode 80 and the second electrode 30 are n-electrode and p-electrode (transparent electrode), respectively. Will be described.

半導体膜２０は、上記したように、ｎ型半導体層２１、ｐ型半導体層２２、ｎ型半導体層２１とｐ型半導体層２２との間に設けられた発光層２３を含んだ構造を有している。ｎ型半導体層２１は、例えばＳｉのようなｎ型ドーパントが添加され、例えば厚さ３〜７μｍを有している。ｐ型半導体層２２は、例えばＭｇのようなｐ型ドーパントが添加され、例えば厚さ５０〜３００ｎｍを有している。発光層２３は、例えば厚さ２．２ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層および厚さ１５ｎｍのＧａＮ障壁層を３〜１０周期分繰り返して積層した多重量子井戸構造を有している。   As described above, the semiconductor film 20 has a structure including the n-type semiconductor layer 21, the p-type semiconductor layer 22, and the light-emitting layer 23 provided between the n-type semiconductor layer 21 and the p-type semiconductor layer 22. ing. The n-type semiconductor layer 21 is doped with an n-type dopant such as Si, and has a thickness of 3 to 7 μm, for example. The p-type semiconductor layer 22 is added with a p-type dopant such as Mg, and has a thickness of 50 to 300 nm, for example. The light emitting layer 23 has a multiple quantum well structure in which, for example, an InGaN well layer having a thickness of 2.2 nm and a GaN barrier layer having a thickness of 15 nm are repeatedly stacked for 3 to 10 periods.

透明電極３０は、半導体膜２０のｐ型半導体層２２上に形成されている。透明電極３０は、導電性金属酸化膜からなり、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）などを用いることができる。透明電極３０は、例えば厚さ５〜２００ｎｍを有している。透明電極３０は、ｐ型半導体層２２との間でオーミック接合が形成されている。以下において、透明電極３０は厚さ１５０ｎｍのＩＴＯからなる場合について説明する。   The transparent electrode 30 is formed on the p-type semiconductor layer 22 of the semiconductor film 20. The transparent electrode 30 is made of a conductive metal oxide film, and for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or the like can be used. The transparent electrode 30 has a thickness of 5 to 200 nm, for example. The transparent electrode 30 is formed with an ohmic junction with the p-type semiconductor layer 22. Hereinafter, a case where the transparent electrode 30 is made of ITO having a thickness of 150 nm will be described.

反射層４０は、高反射特性を有する金属からなり、Ａｇ、Ａｇを含む合金、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ等、もしくはこれらの複合材を用いることができる。反射層４０は、例えばスパッタ法により形成される。以下において、反射層４０は、例えば厚さ１００〜１５０ｎｍのＡｇからなる場合について説明する。   The reflection layer 40 is made of a metal having high reflection characteristics, and Ag, an alloy containing Ag, Al, Rh, Pt, or a composite material thereof can be used. The reflective layer 40 is formed by sputtering, for example. Hereinafter, a case where the reflective layer 40 is made of, for example, Ag having a thickness of 100 to 150 nm will be described.

接合層５０は、例えば厚さ約１００ｎｍのＴｉ、厚さ約１００ｎｍのＰｔ、厚さ約２００ｎｍのＡｕが順次積層された構造を有している。接合層５０は、例えば蒸着法により形成される。   The bonding layer 50 has a structure in which, for example, Ti having a thickness of about 100 nm, Pt having a thickness of about 100 nm, and Au having a thickness of about 200 nm are sequentially stacked. The bonding layer 50 is formed by, for example, a vapor deposition method.

支持基板６０は、接合層５０を介して例えば熱圧着により反射層４０に接合されている。すなわち、半導体膜２０は、接合層５０を介して支持基板６０上に載置されている。支持基板６０には、Ｓｉ、ＳｉＣを用いることができる。また、支持基板６０には、Ｇｅ、ＣｕＷ、ＡｌＮ、Ｃｕなどを用いても良い。半導体膜２０と支持基板６０との接合には、例えば、厚さ１〜２μｍのＡｕ／Ｓｎ接合などの共晶接合、Ａｕ／Ａｕ接合などの金属／金属接合などを用いることができる。   The support substrate 60 is bonded to the reflective layer 40 through the bonding layer 50 by, for example, thermocompression bonding. That is, the semiconductor film 20 is placed on the support substrate 60 through the bonding layer 50. Si or SiC can be used for the support substrate 60. Further, Ge, CuW, AlN, Cu or the like may be used for the support substrate 60. For example, eutectic bonding such as Au / Sn bonding having a thickness of 1 to 2 μm, metal / metal bonding such as Au / Au bonding, or the like can be used for bonding the semiconductor film 20 and the support substrate 60.

裏面電極７０は、例えば厚さ約５０ｎｍのＴｉ、厚さ約１５０ｎｍのＰｔ、厚さ約２００ｎｍのＡｕが順次積層された構造を有している。裏面電極７０は、例えば蒸着法により形成される。   The back electrode 70 has a structure in which, for example, Ti having a thickness of about 50 nm, Pt having a thickness of about 150 nm, and Au having a thickness of about 200 nm are sequentially stacked. The back electrode 70 is formed by, for example, a vapor deposition method.

ｎ電極８０は、例えば厚さ約１ｎｍのＴｉ、厚さ約１μｍのＡｌが順次積層された構造を有している。また、ｎ電極８０は、ｎ型半導体層２１との間でオーミック接合が形成されている。ｎ電極８０は、例えばマスク蒸着法により形成される。   The n-electrode 80 has a structure in which, for example, Ti having a thickness of about 1 nm and Al having a thickness of about 1 μm are sequentially stacked. In addition, the n electrode 80 is in ohmic contact with the n-type semiconductor layer 21. The n electrode 80 is formed by, for example, a mask vapor deposition method.

次に、図２を参照して透明電極３０の構造について説明する。図２に示すように、透明電極３０は、ｐ型半導体層２２上にＩＴＯ層（第I領域）３１、ＩＴＯ層（第II領域）３２、ＩＴＯ層（第III領域）３３が順次積層された構造を有している。ＩＴＯ層（第III領域）３３は、ＩＴＯ層（第III-A領域）３３Ａと、ＩＴＯ層（第III-A領域）３３Ａ上に形成されたＩＴＯ層（第III-B領域）３３Ｂとからなる。なお、以下においては、説明の簡便さのため、これらの各領域を、ＩＴＯ層（I）３１、ＩＴＯ層（II）３２、ＩＴＯ層（III）３３、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａ、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂのように表記する。   Next, the structure of the transparent electrode 30 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the transparent electrode 30 has an ITO layer (I region) 31, an ITO layer (II region) 32, and an ITO layer (III region) 33 sequentially stacked on the p-type semiconductor layer 22. It has a structure. The ITO layer (third region) 33 includes an ITO layer (third III-A region) 33A and an ITO layer (third III-B region) 33B formed on the ITO layer (third III-A region) 33A. . In the following, for convenience of explanation, each of these regions is designated as ITO layer (I) 31, ITO layer (II) 32, ITO layer (III) 33, ITO layer (III-A) 33A, ITO. It is expressed as layer (III-B) 33B.

以下において、透明電極３０の各層の層厚の一例、透明電極３０の形成方法について説明する。ＩＴＯ層（I）３１、ＩＴＯ層（II）３２、ＩＴＯ層（III）３３の層厚は、例えば、それぞれ９ｎｍ、６６ｎｍ、７５ｎｍ（すなわち、透明電極３０の全体の膜厚のそれぞれ６％、４４％、５０％）である。また、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａ、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂの膜厚は、例えば、それぞれ３７．５ｎｍ、３７．５ｎｍ（すなわち、ＩＴＯ層（III）３３の膜厚のそれぞれ５０％、５０％）である。   Hereinafter, an example of the layer thickness of each layer of the transparent electrode 30 and a method for forming the transparent electrode 30 will be described. The layer thicknesses of the ITO layer (I) 31, the ITO layer (II) 32, and the ITO layer (III) 33 are, for example, 9 nm, 66 nm, and 75 nm, respectively (that is, 6% and 44% of the total film thickness of the transparent electrode 30, respectively). %, 50%). The film thicknesses of the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B are, for example, 37.5 nm and 37.5 nm, respectively (that is, 50% of the film thickness of the ITO layer (III) 33, respectively. 50%).

［透明電極（ＩＴＯ層）の形成］
透明電極３０は、スパッタ法により、ＩＴＯを堆積して形成される。より詳細には、ＩＴＯ層（I）３１、ＩＴＯ層（II）３２、ＩＴＯ層（III）３３を順次堆積して形成される。このとき、基板温度は１５０℃〜３００℃に加熱されている。具体的には、透明電極３０のＩＴＯ層（I）３１、ＩＴＯ層（II）３２、ＩＴＯ層（III）３３は、スパッタ装置内への導入酸素流量をマスフローコントローラー（ＭＦＣ）により制御して形成される。 [Formation of transparent electrode (ITO layer)]
The transparent electrode 30 is formed by depositing ITO by sputtering. More specifically, an ITO layer (I) 31, an ITO layer (II) 32, and an ITO layer (III) 33 are sequentially deposited. At this time, the substrate temperature is heated to 150 ° C. to 300 ° C. Specifically, the ITO layer (I) 31, ITO layer (II) 32, and ITO layer (III) 33 of the transparent electrode 30 are formed by controlling the flow rate of oxygen introduced into the sputtering apparatus with a mass flow controller (MFC). Is done.

次に、フォトリソグラフィエッチング法により、ウェットエッチングを行い、透明電極３０を例えば１ｍｍ角の形状にした後、フォトレジストが除去される。フォトレジストを除去した後、酸素を含む雰囲気中４００℃〜８００℃で透明電極３０を加熱する。実施例１においては、透明電極３０を５００℃で１分間加熱処理する。加熱処理中の酸素ガスを制御することにより、ＩＴＯ層（III）３３の表面部分の酸素含有量（膜中酸素濃度）を制御することができる。具体的には、室温から５００℃まで２l/minの流量で酸素１００％を供給し、加熱を行う。次に、加熱終了後、４００℃以下にて導入ガスを窒素１００％に切り替え、８０l/minの流量で窒素を供給する。これによりＩＴＯ層（III）３３の表面部分（透明電極３０の表面部分）が還元され、ＩＴＯ層（III）３３の表面の酸素含有量が、例えば５％以上低減される。   Next, wet etching is performed by a photolithography etching method to make the transparent electrode 30 into a 1 mm square shape, for example, and then the photoresist is removed. After removing the photoresist, the transparent electrode 30 is heated at 400 ° C. to 800 ° C. in an atmosphere containing oxygen. In Example 1, the transparent electrode 30 is heat-treated at 500 ° C. for 1 minute. By controlling the oxygen gas during the heat treatment, the oxygen content (the oxygen concentration in the film) of the surface portion of the ITO layer (III) 33 can be controlled. Specifically, 100% oxygen is supplied from room temperature to 500 ° C. at a flow rate of 2 l / min, and heating is performed. Next, after the heating is completed, the introduced gas is switched to 100% nitrogen at 400 ° C. or lower, and nitrogen is supplied at a flow rate of 80 l / min. As a result, the surface portion of the ITO layer (III) 33 (the surface portion of the transparent electrode 30) is reduced, and the oxygen content on the surface of the ITO layer (III) 33 is reduced by, for example, 5% or more.

［酸素含有量のプロファイル］
次に、図３を参照して透明電極３０の各ＩＴＯ層３１、３２、３３Ａ、３３Ｂの酸素含有量の深さ方向のプロファイルについて説明する。すなわち、図３において、縦軸は酸素含有量を示し、横軸は透明電極３０と反射層４０との界面ＲＩを起点としたときの透明電極３０の深さ方向、すなわち、界面ＲＩからＩＴＯ層（I）３１とｐ型半導体層２２との界面ＳＩに向かった方向を示す。 [Oxygen content profile]
Next, the profile of the depth direction of the oxygen content of each ITO layer 31, 32, 33A, 33B of the transparent electrode 30 will be described with reference to FIG. That is, in FIG. 3, the vertical axis represents the oxygen content, and the horizontal axis represents the depth direction of the transparent electrode 30 when starting from the interface RI between the transparent electrode 30 and the reflective layer 40, that is, from the interface RI to the ITO layer. (I) A direction toward the interface SI between 31 and the p-type semiconductor layer 22 is shown.

上記したように、透明電極３０の各ＩＴＯ層３１、３２、３３は、スパッタ装置内への導入酸素流量を制御して形成される。具体的には、ＩＴＯ層（I）３１の形成時においては、導入酸素流量を０sccm（Standard Cubic Centimeter per Minutes）とし、ＩＴＯ層（II）３２の形成時においては、０．１０４sccmとした。また、ＩＴＯ層（III）３３の形成時においては、導入酸素流量を０．３１３sccmとした。そして、上記したように、ＩＴＯ層３１、３２、３３の堆積後、加熱処理を行った。かかるＩＴＯ層の堆積及び堆積後の加熱処理によって、下記に詳細に説明するような酸素含有量の深さ方向のプロファイルが得られる。すなわち、ＩＴＯ堆積中における、ＩＴＯ層３２からＩＴＯ層３１への酸素の拡散、ＩＴＯ層３３からＩＴＯ層３２への酸素の拡散など、また、ＩＴＯ堆積後の加熱処理、表面の還元処理、さらにはＭＦＣからスパッタ装置までの配管による酸素の供給遅延などによってＩＴＯ中の酸素含有量は下記の深さ方向のプロファイルとなる。また、各層の界面において酸素含有量が連続した（接続された）プロファイルが得られる。   As described above, the ITO layers 31, 32, and 33 of the transparent electrode 30 are formed by controlling the flow rate of oxygen introduced into the sputtering apparatus. Specifically, the flow rate of introduced oxygen was 0 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minutes) when the ITO layer (I) 31 was formed, and 0.104 sccm when the ITO layer (II) 32 was formed. In addition, when the ITO layer (III) 33 was formed, the flow rate of introduced oxygen was set to 0.313 sccm. Then, as described above, after the ITO layers 31, 32, and 33 were deposited, heat treatment was performed. By the deposition of the ITO layer and the heat treatment after the deposition, a depth profile of the oxygen content as described in detail below is obtained. That is, oxygen diffusion from the ITO layer 32 to the ITO layer 31 during the ITO deposition, oxygen diffusion from the ITO layer 33 to the ITO layer 32, etc., heat treatment after the ITO deposition, surface reduction treatment, The oxygen content in the ITO has the following profile in the depth direction due to a delay in oxygen supply through piping from the MFC to the sputtering apparatus. Further, a profile in which the oxygen content is continuous (connected) at the interface of each layer is obtained.

各ＩＴＯ層３１、３２、３３Ａ、３３Ｂの酸素含有量について以下に説明する。まず、ＩＴＯ層（I）３１においては、ｐ型半導体層２２とＩＴＯ層（I）３１との界面ＳＩにおいて酸素含有量が少ない。従って、ｐ型半導体層２２とＩＴＯ層（I）３１との間のオーミック接合が良好である。また、界面ＳＩからＩＴＯ層（I）３１とＩＴＯ層（II）３２との界面まで酸素含有量が単調に増加している。ＩＴＯ層（I）３１とＩＴＯ層（II）３２との界面の酸素含有量は、界面ＳＩの酸素含有量よりも約２〜１０％多いことが好ましい。   The oxygen content of each ITO layer 31, 32, 33A, 33B will be described below. First, in the ITO layer (I) 31, the oxygen content is small at the interface SI between the p-type semiconductor layer 22 and the ITO layer (I) 31. Accordingly, the ohmic junction between the p-type semiconductor layer 22 and the ITO layer (I) 31 is good. Further, the oxygen content monotonously increases from the interface SI to the interface between the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32. The oxygen content at the interface between the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32 is preferably about 2 to 10% higher than the oxygen content at the interface SI.

ＩＴＯ層（II）３２は、ＩＴＯ層（I）３１とＩＴＯ層（II）３２との界面の酸素含有量を有する酸素含有量が一定な酸素一定層である。すなわち、ＩＴＯ層（I）３１とＩＴＯ層（II）３２との界面からＩＴＯ層（II）３２とＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面まで酸素含有量が一定である。ＩＴＯ層（II）３２は、ＩＴＯ層（I）３１よりも酸素含有量が大であり、良好な透過率を有し、また、層内において一定の透過率が維持されるので、光の吸収が抑制される。   The ITO layer (II) 32 is a constant oxygen layer having a constant oxygen content having an oxygen content at the interface between the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32. That is, the oxygen content is constant from the interface between the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32 to the interface between the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A. The ITO layer (II) 32 has a larger oxygen content than the ITO layer (I) 31, has a good transmittance, and maintains a constant transmittance in the layer, so that it absorbs light. Is suppressed.

ＩＴＯ層（III-A）３３Ａは、ＩＴＯ層（II）３２とＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面からＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面まで酸素含有量が増加している酸素リッチ層である。また、ＩＴＯ層（II）３２とＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面において酸素含有量は連続的である。ＩＴＯ層（III-A）３３Ａは、酸素含有量の増大によるＩＴＯの結晶化に伴ってＩＴＯ層（I）３１及びＩＴＯ層（II）３２よりも透過率が高い層である。上記したように、ＩＴＯ層（III）３３の表面の還元により、ＩＴＯ層（III）３３の表面側には酸素含有量が低減されたＩＴＯ層（III-B）３３Ｂが形成される。すなわち、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａは、ＩＴＯ層（III）３３のうち還元されずに残った層である。従って、ＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面の酸素含有量が最大となっている。なお、ＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面の酸素含有量は、ＩＴＯ層（II）３２とＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面の酸素含有量よりも約２〜１０％多いことが好ましい。なお、本明細書において、ＩＴＯ層（III）３３の表面の還元とは、ＩＴＯ層（III）３３の形成時における表面の形態（モフォロジ）である粗面形状を維持しつつＩＴＯ層（III）３３の表面層から酸素を離脱させ、当該表面層の酸素含有量を低減させることをいう。   The ITO layer (III-A) 33A extends from the interface between the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A to the interface between the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B. It is an oxygen-rich layer with an increased oxygen content. The oxygen content is continuous at the interface between the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A. The ITO layer (III-A) 33A is a layer having a higher transmittance than the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32 as the ITO is crystallized due to an increase in oxygen content. As described above, the reduction of the surface of the ITO layer (III) 33 forms the ITO layer (III-B) 33B with a reduced oxygen content on the surface side of the ITO layer (III) 33. That is, the ITO layer (III-A) 33A is a layer that remains in the ITO layer (III) 33 without being reduced. Therefore, the oxygen content at the interface between the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B is maximized. The oxygen content at the interface between the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B is the oxygen content at the interface between the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A. About 2 to 10% more is preferred. In this specification, the reduction of the surface of the ITO layer (III) 33 refers to the ITO layer (III) while maintaining the rough surface shape which is the form (morphology) of the surface when the ITO layer (III) 33 is formed. This means that oxygen is released from the surface layer 33 and the oxygen content of the surface layer is reduced.

より詳細には、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂにおいては、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面において酸素含有量が最も多く、ＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面からＩＴＯ層（III-B）３３Ｂと反射層４０との界面ＲＩまで酸素含有量が減少している。界面ＲＩの酸素含有量は、ＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面の酸素含有量よりも約５％〜２０％少ないことが好ましい。また、界面ＲＩの酸素含有量は、ＩＴＯ層（II）３２とＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面の酸素含有量よりも少ないことが好ましい。界面ＲＩの酸素含有量は、ｐ型半導体層２２とＩＴＯ層（I）３１との界面ＳＩの酸素含有量よりも少ないことが更に好ましい。   More specifically, the ITO layer (III-B) 33B has the highest oxygen content at the interface with the ITO layer (III-A) 33A, and the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) ) The oxygen content decreases from the interface with 33B to the interface RI between the ITO layer (III-B) 33B and the reflective layer 40. The oxygen content at the interface RI is preferably about 5% to 20% less than the oxygen content at the interface between the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B. The oxygen content at the interface RI is preferably smaller than the oxygen content at the interface between the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A. More preferably, the oxygen content at the interface RI is less than the oxygen content at the interface SI between the p-type semiconductor layer 22 and the ITO layer (I) 31.

［密着性及びコンタクト特性］
上記したように、ＩＴＯ層（III）３３の形成時の導入酸素流量は、ＩＴＯ層（I）３１及びＩＴＯ層（II）３２の形成時よりも多い。すなわち、ＩＴＯ層（III）３３は、その表面を還元する前において、ＩＴＯ層（II）３２との界面からＩＴＯ層（II）３２よりも急峻に酸素含有量（膜中酸素濃度）が増加するように形成される。従って、ＩＴＯ層（III）３３においては、ＩＴＯの結晶化に伴い、グレイン及びドメイン構造のサイズが大きくなり、表面に凹凸を有する粗面形状が形成される。そして、当該粗面形状によって、ＩＴＯ層（III）３３は、平坦形状よりも大きな表面積を有する。 [Adhesion and contact properties]
As described above, the flow rate of introduced oxygen when forming the ITO layer (III) 33 is larger than when forming the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32. That is, before the surface of the ITO layer (III) 33 is reduced, the oxygen content (the oxygen concentration in the film) increases more steeply than the ITO layer (II) 32 from the interface with the ITO layer (II) 32. Formed as follows. Accordingly, in the ITO layer (III) 33, with the crystallization of ITO, the size of the grain and domain structure increases, and a rough surface shape having irregularities on the surface is formed. Due to the rough surface shape, the ITO layer (III) 33 has a larger surface area than the flat shape.

そして、ＩＴＯ層（III）３３の形成後、その表面を還元することによって、ＩＴＯ層（III）３３の表面部分がＩＴＯ層（III-B）３３Ｂに転化される。すなわち、ＩＴＯ層（III）３３は、表面に凹凸のある粗面形状を有しているので、ＩＴＯ層（III）３３の表面が還元されたＩＴＯ層（III-B）３３Ｂにおいても、当該粗面形状がそのまま維持される。すなわち、透明電極３０と反射層４０との間の接合面積が平坦形状よりも大きくなるため、透明電極３０と反射層４０との間の密着性が確保される。   Then, after the formation of the ITO layer (III) 33, the surface portion of the ITO layer (III) 33 is converted into the ITO layer (III-B) 33B by reducing the surface thereof. That is, since the ITO layer (III) 33 has a rough surface with an uneven surface, the ITO layer (III-B) 33B obtained by reducing the surface of the ITO layer (III) 33 also has the rough surface. The surface shape is maintained as it is. That is, since the bonding area between the transparent electrode 30 and the reflective layer 40 is larger than the flat shape, the adhesion between the transparent electrode 30 and the reflective layer 40 is ensured.

なお、例えば、ＩＴＯ層（III）３３の形成時において、導入酸素流量が少ない場合には、ＩＴＯ層（III）３３内において結晶欠陥（酸素欠損）が多くなることによって、ＩＴＯ層（III）３３の表面の凹凸が大きくなり過ぎる。従って、ＩＴＯ層（III）３３上に形成される反射層４０の凹凸も大きくなり過ぎるので、反射層４０の反射面において光の吸収が多くなり、反射層４０の反射率が低下してしまう。しかし、上記したように、本発明によれば、ＩＴＯ層（III）３３の形成時において、導入酸素流量を増加させ、ＩＴＯ層（III）３３の表面に適度な深さ及び形状のグレイン又はドメイン構造からなる凹凸（粗面）が形成されるように調整している。すなわち、導入酸素流量の増加によってＩＴＯ層（III）３３の表面の粗面形状を調整している。従って、透明電極３０と反射層４０との間の密着性と反射層４０の光反射性（高反射特性）とを両立することができる。   In addition, for example, when the ITO layer (III) 33 is formed, if the flow rate of introduced oxygen is small, crystal defects (oxygen vacancies) increase in the ITO layer (III) 33, so that the ITO layer (III) 33 The surface irregularities of the are too large. Accordingly, the unevenness of the reflective layer 40 formed on the ITO layer (III) 33 becomes too large, so that light is absorbed on the reflective surface of the reflective layer 40 and the reflectance of the reflective layer 40 is lowered. However, as described above, according to the present invention, when the ITO layer (III) 33 is formed, the introduced oxygen flow rate is increased, and grains or domains having an appropriate depth and shape are formed on the surface of the ITO layer (III) 33. Adjustments are made so that irregularities (rough surfaces) having a structure are formed. That is, the rough surface shape of the ITO layer (III) 33 is adjusted by increasing the flow rate of introduced oxygen. Therefore, both the adhesion between the transparent electrode 30 and the reflective layer 40 and the light reflectivity (high reflection characteristics) of the reflective layer 40 can be achieved.

また、上記したように、ｐ型半導体層２２とＩＴＯ層（I）３１との界面ＳＩにおける酸素含有量は少ないので、良好なコンタクト特性（オーミック接合）が得られる。さらに、ＩＴＯ層（II）３２は、良好な透過率を有し、光の吸収が抑制される。   Moreover, as described above, since the oxygen content at the interface SI between the p-type semiconductor layer 22 and the ITO layer (I) 31 is small, good contact characteristics (ohmic junction) can be obtained. Furthermore, the ITO layer (II) 32 has good transmittance, and light absorption is suppressed.

なお、ＩＴＯ層（I）３１、ＩＴＯ層（II）３２、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａ及びＩＴＯ層（III-B）３３Ｂの酸素含有量は上記した深さ方向プロファイルを有するが、各ＩＴＯ層の酸素含有量（絶対値）及び層厚は、当業者であれば、各ＩＴＯ層の光透過特性、コンタクト特性などを考慮して適宜設計することができる。   The oxygen content of the ITO layer (I) 31, the ITO layer (II) 32, the ITO layer (III-A) 33A, and the ITO layer (III-B) 33B has the above-described depth profile. Those skilled in the art can appropriately design the oxygen content (absolute value) and the layer thickness of the layer in consideration of the light transmission characteristics, contact characteristics, and the like of each ITO layer.

すなわち、以上述べたように、ｐ型半導体層２２とのコンタクト特性が良好で、反射層４０との密着性及び反射層４０の高反射特性を両立させるとともに、全体として光透過率の高い透明電極３０を提供することができる。   That is, as described above, the transparent electrode having good contact characteristics with the p-type semiconductor layer 22, achieving both adhesion to the reflective layer 40 and high reflective characteristics of the reflective layer 40, and having a high light transmittance as a whole. 30 can be provided.

本明細書においては、透明電極３０の構造において、ＩＴＯ層（I）３１を透明電極３０の第１層、ＩＴＯ層（II）３２及びＩＴＯ層（III-A）３３Ａを第２層、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂを第３層とも称する。   In this specification, in the structure of the transparent electrode 30, the ITO layer (I) 31 is the first layer of the transparent electrode 30, the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A are the second layer, and the ITO layer. (III-B) 33B is also referred to as a third layer.

［素子特性の評価結果］
以下に、透明電極３０を有する半導体発光素子１０を形成し、その特性について評価を行った結果について説明する。半導体発光素子１０に波長４５０ｎｍの光を入射させた場合において、透明電極３０を介した反射層４０からの反射率は８０％以上であった。また、透明電極３０の表面（すなわち、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂの表面）の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）は０．１〜４．０ｎｍの範囲内であった。また、透明電極３０とｐ型半導体層２２との間における接触抵抗は１ｘ１０-4Ωｃｍ2〜７ｘ１０-3Ωｃｍ2と良好なコンタクト特性が得られた。また、反射層４０との密着性も良好であった。 [Evaluation results of element characteristics]
Below, the result of having formed the semiconductor light emitting element 10 which has the transparent electrode 30, and having evaluated the characteristic is demonstrated. When light having a wavelength of 450 nm was incident on the semiconductor light emitting device 10, the reflectance from the reflective layer 40 via the transparent electrode 30 was 80% or more. The root mean square roughness (RMS) of the surface of the transparent electrode 30 (that is, the surface of the ITO layer (III-B) 33B) was in the range of 0.1 to 4.0 nm. Moreover, the contact resistance between the transparent electrode 30 and the p-type semiconductor layer 22 was 1 × 10 −4 Ωcm 2 to 7 × 10 −3 Ωcm 2, and good contact characteristics were obtained. Also, the adhesion with the reflective layer 40 was good.

以上説明したように、透明電極３０は、ｐ型半導体層２２（第２の半導体層）との界面において酸素含有量が少なく、ｐ型半導体層２２との界面から反射層４０に向かって酸素含有量が増加しているＩＴＯ層（I）３１（第１層）と、ＩＴＯ層（I）３１との界面から反射層４０に向かって酸素含有量がＩＴＯ層（I）３１とほぼ同等のＩＴＯ層（II）３２と、ＩＴＯ層（II）３２との界面から反射層４０に向かって酸素含有量が緩やかに増加しているＩＴＯ層（III-A）３３Ａと、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面において酸素含有量が多く、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａとの界面から反射層４０との界面まで酸素含有量が減少しているＩＴＯ層（III-B）３３Ｂ（第３層）と、からなっている。そしてＩＴＯ層（III-B）３３ＢはＩＴＯ層３３の還元処理によって形成されている。なお、上記したように、ＩＴＯ層（II）３２は酸素含有量が一定な酸素一定層として形成されていることが好ましい。   As described above, the transparent electrode 30 has a low oxygen content at the interface with the p-type semiconductor layer 22 (second semiconductor layer) and contains oxygen from the interface with the p-type semiconductor layer 22 toward the reflective layer 40. ITO whose amount of oxygen is almost the same as that of the ITO layer (I) 31 from the interface between the ITO layer (I) 31 (first layer) and the ITO layer (I) 31 increasing in amount toward the reflective layer 40 ITO layer (III-A) 33A in which the oxygen content gradually increases from the interface between the layer (II) 32 and the ITO layer (II) 32 toward the reflective layer 40, and the ITO layer (III-A) ITO layer (III-B) 33B (third layer) having a large oxygen content at the interface with 33A and decreasing the oxygen content from the interface with ITO layer (III-A) 33A to the interface with reflective layer 40 ). The ITO layer (III-B) 33B is formed by reducing the ITO layer 33. As described above, the ITO layer (II) 32 is preferably formed as a constant oxygen layer having a constant oxygen content.

なお、比較例として、第２層を第１層よりも急峻に酸素含有量が増加する層とした場合、上記実施例よりもシート抵抗が増加し、好ましくない結果が得られた。また、酸素一定層を設けた場合の方が設けない場合よりも低いシート抵抗及び高い反射率が得られた。ここで、酸素一定層を設けない場合では最も酸素含有量が多いＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面がｐ型半導体層２２との界面からＩＴＯ総膜厚の５０％以内に存在していることになる。このことから、最も酸素含有量が多い位置は反射層４０側からＩＴＯ総膜厚の５０％以内にあることが好ましいと分かる。さらに、異なる製法として表面を還元せずに酸素供給量を低減して第３層を形成した場合でも同様にＩＴＯ層（III-B）３３ＢはＩＴＯ層（III-A）３３Ａの表面の凹凸を引き継ぐことができる。ただし、還元した場合に比べると反射層４０との密着性が低く、反射層４０の反射率が低いことが分かった。   As a comparative example, when the second layer was a layer in which the oxygen content was increased more steeply than the first layer, the sheet resistance increased as compared with the above examples, and an undesirable result was obtained. Further, lower sheet resistance and higher reflectance were obtained when the constant oxygen layer was provided than when the constant oxygen layer was not provided. Here, when the constant oxygen layer is not provided, the interface between the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B having the highest oxygen content is from the interface with the p-type semiconductor layer 22 to the ITO total film. It exists within 50% of the thickness. From this, it can be seen that the position with the highest oxygen content is preferably within 50% of the total ITO film thickness from the reflective layer 40 side. Further, even when the third layer is formed by reducing the oxygen supply amount without reducing the surface as a different manufacturing method, the ITO layer (III-B) 33B similarly has unevenness on the surface of the ITO layer (III-A) 33A. Can take over. However, it was found that the adhesiveness with the reflective layer 40 was low and the reflectance of the reflective layer 40 was low compared to the case of reduction.

また、上記したように、透明電極３０の表面（すなわち、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂの表面）の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）は０．１〜４．０ｎｍの範囲内が好適であった。この範囲において密着性が良好であるとともに、反射層４０の反射率は約８０％以上の高反射特性が得られた。なお、例えば、透明電極３０の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）が６ｎｍ以上では、反射率は約７０％以下であった。   Further, as described above, the root mean square roughness (RMS) of the surface of the transparent electrode 30 (that is, the surface of the ITO layer (III-B) 33B) was preferably in the range of 0.1 to 4.0 nm. . In this range, the adhesiveness was good, and the reflectance of the reflective layer 40 was as high as about 80% or higher. For example, when the root mean square roughness (RMS) of the transparent electrode 30 is 6 nm or more, the reflectance is about 70% or less.

以上説明したように、本発明による半導体発光素子１０によれば、透明電極３０とｐ型半導体層２２との間において、オーミック接合が良好に形成されるとともに、透明電極３０と反射層４０との界面ＲＩの密着性が向上するので、素子の信頼性も向上する。そして、透明電極３０を介した反射層４０からの反射率が向上するので、素子の発光効率も向上する。従って、本発明による半導体発光素子１０においては、透明電極３０のオーミック接合及び光反射特性の両立が可能となる。   As described above, according to the semiconductor light emitting device 10 according to the present invention, an ohmic junction is satisfactorily formed between the transparent electrode 30 and the p-type semiconductor layer 22, and the transparent electrode 30 and the reflective layer 40 are Since the adhesion of the interface RI is improved, the reliability of the element is also improved. And since the reflectance from the reflective layer 40 through the transparent electrode 30 improves, the luminous efficiency of an element also improves. Therefore, in the semiconductor light emitting device 10 according to the present invention, both the ohmic junction of the transparent electrode 30 and the light reflection characteristics can be achieved.

なお、ＩＴＯ層（II）３２は、ＩＴＯ層（I）３１よりも透過率を高め、光の吸収を抑制するために設けられているので、ＩＴＯ層（II）３２の膜厚は、透明電極３０の他の層３１、３３Ａ、３３Ｂの膜厚よりも厚いことが好ましい。しかし、透明電極３０全体の膜厚が上記例として挙げた膜厚よりも薄い場合には、ＩＴＯ層（II）３２の膜厚は、透明電極３０の他の層３１、３３Ａ、３３Ｂの膜厚よりも薄くても良い。つまり、各層の膜厚３１、３２、３３Ａ、３３Ｂは、透明電極３０全体の膜厚に応じて、それぞれ適宜変更されても良い。   In addition, since the ITO layer (II) 32 is provided in order to increase the transmittance and suppress the light absorption than the ITO layer (I) 31, the thickness of the ITO layer (II) 32 is a transparent electrode. It is preferable that it is thicker than the film thicknesses of the other 30 layers 31, 33A, 33B. However, when the film thickness of the entire transparent electrode 30 is thinner than the film thickness mentioned as the above example, the film thickness of the ITO layer (II) 32 is the film thickness of the other layers 31, 33A, 33B of the transparent electrode 30. It may be thinner. That is, the film thicknesses 31, 32, 33 </ b> A, and 33 </ b> B of each layer may be appropriately changed according to the film thickness of the entire transparent electrode 30.

［実施例１の改変例］
上記実施例１の改変例について図４を参照して以下に説明する。実施例１においては、ＩＴＯ層（II）３２を導入酸素流量が一定の層、ＩＴＯ層（III-A）３３Ａが導入酸素流量を増加させた層として形成した場合について説明したが、これに限らない。例えば、図４に示すように、ＩＴＯ層（II）３２及びＩＴＯ層（III-A）３３Ａは、ＩＴＯ層（I）３１とＩＴＯ層（II）３２との界面（ＩＴＯ層（II）３２の始端）からＩＴＯ層（III-A）３３ＡとＩＴＯ層（III-B）３３Ｂとの界面（ＩＴＯ層（III-A）３３Ａの終端）まで酸素含有量がＩＴＯ層（I）３１よりも緩やかな傾斜で増加している１つの層（ＩＴＯ層（II）３２及びＩＴＯ層（III-A）３３Ａが１つに結合された層、すなわち第２層）として形成されていても良い。 [Modification of Example 1]
A modification of the first embodiment will be described below with reference to FIG. In the first embodiment, the case where the ITO layer (II) 32 is formed as a layer having a constant introduced oxygen flow rate and the ITO layer (III-A) 33A is formed as a layer having an increased introduced oxygen flow rate has been described. Absent. For example, as shown in FIG. 4, the ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33 </ b> A have an interface between the ITO layer (I) 31 and the ITO layer (II) 32 (of the ITO layer (II) 32. The oxygen content is gentler than that of the ITO layer (I) 31 from the beginning) to the interface between the ITO layer (III-A) 33A and the ITO layer (III-B) 33B (the end of the ITO layer (III-A) 33A). It may be formed as a single layer (ITO layer (II) 32 and ITO layer (III-A) 33A combined together, ie, a second layer) increasing with an inclination.

以上、説明したように、ＩＴＯ層（I）３１（すなわち、透明電極３０の第１層）は、半導体層２２との界面ＳＩにおいて酸素含有量が少なく、半導体層２２との界面から反射層４０に向かって酸素含有量が増加するように形成されている。また、ＩＴＯ層（II）３２及びＩＴＯ層（III-A）３３Ａ（すなわち、透明電極３０の第２層）は、第１層との界面から反射層４０に向かって酸素含有量が第１層よりも緩やかに増加するように形成されている。また、ＩＴＯ層（III-B）３３Ｂ（すなわち、透明電極３０の第３層）は、第２層との界面から反射層４０との界面ＲＩまで酸素含有量が減少するように表面の還元によって形成されている。   As described above, the ITO layer (I) 31 (that is, the first layer of the transparent electrode 30) has a small oxygen content at the interface SI with the semiconductor layer 22, and the reflective layer 40 from the interface with the semiconductor layer 22. It is formed so that the oxygen content increases toward. The ITO layer (II) 32 and the ITO layer (III-A) 33A (that is, the second layer of the transparent electrode 30) have an oxygen content of the first layer from the interface with the first layer toward the reflective layer 40. It is formed so as to increase more slowly. Further, the ITO layer (III-B) 33B (that is, the third layer of the transparent electrode 30) is reduced by reducing the oxygen content from the interface with the second layer to the interface RI with the reflective layer 40. Is formed.

図５に示すように、本発明の実施例２である半導体発光素子１１０は、半導体膜２０と、半導体膜２０上に形成された第２の電極９０と、第２の電極９０上に形成された反射層４０と、反射層４０上に形成された接合層５０と、接合層５０上に形成された支持基板６０と、支持基板６０の裏面に形成された裏面電極７０とを有している。   As shown in FIG. 5, the semiconductor light emitting device 110 according to the second embodiment of the present invention is formed on the semiconductor film 20, the second electrode 90 formed on the semiconductor film 20, and the second electrode 90. The reflective layer 40, the bonding layer 50 formed on the reflective layer 40, the support substrate 60 formed on the bonding layer 50, and the back electrode 70 formed on the back surface of the support substrate 60. .

半導体膜２０は、第１導電型の第１の半導体層２１、第２導電型の第２の半導体層２２、第１の半導体層２１と第２の半導体層２２との間に設けられた発光層２３を含んでいる。半導体膜２０の第１の半導体層２１側の表面の一部には、第１の電極８０が形成されている。なお、以下においては、実施例１の場合と同様に、第１導電型、第２導電型がそれぞれｎ型、ｐ型であり、第１の電極８０、第２の電極９０がそれぞれｎ電極、ｐ電極（透明電極）である場合について説明する。   The semiconductor film 20 includes a first conductivity type first semiconductor layer 21, a second conductivity type second semiconductor layer 22, and a light emission provided between the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22. Layer 23 is included. A first electrode 80 is formed on a part of the surface of the semiconductor film 20 on the first semiconductor layer 21 side. In the following, as in the case of Example 1, the first conductivity type and the second conductivity type are n type and p type, respectively, and the first electrode 80 and the second electrode 90 are respectively n electrode, The case of a p-electrode (transparent electrode) will be described.

透明電極９０は、半導体膜２０のｐ型半導体層２２上に形成されている。透明電極９０は、導電性金属酸化膜からなり、例えばＩＴＯ、ＩＺＯなどを用いることができる。以下において、透明電極９０はＩＴＯからなる場合について説明する。   The transparent electrode 90 is formed on the p-type semiconductor layer 22 of the semiconductor film 20. The transparent electrode 90 is made of a conductive metal oxide film, and for example, ITO, IZO or the like can be used. Hereinafter, a case where the transparent electrode 90 is made of ITO will be described.

図６を参照して透明電極９０の構造について説明する。図６に示すように、透明電極９０は、ｐ型半導体層２２上にＩＴＯ層（I）９１、ＩＴＯ層（II）９２、ＩＴＯ層（III）９３が順次積層された構造を有している。ＩＴＯ層（I）９１は、ＩＴＯ層（I-A）９１Ａと、ＩＴＯ層（I-A）９１Ａ上に形成されたＩＴＯ層（I-B）９１Ｂとからなる。透明電極９０は、スパッタ法により、ＩＴＯを堆積して形成される。透明電極９０は、実施例１で示した透明電極３０と同様に、スパッタ中の導入酸素流量をＭＦＣにより制御して形成される。また、ＩＴＯ層（I）９１の表面を還元することによって、ＩＴＯ層（I-B）９１Ｂが形成されても良い。   The structure of the transparent electrode 90 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the transparent electrode 90 has a structure in which an ITO layer (I) 91, an ITO layer (II) 92, and an ITO layer (III) 93 are sequentially laminated on the p-type semiconductor layer 22. . The ITO layer (I) 91 includes an ITO layer (I-A) 91A and an ITO layer (I-B) 91B formed on the ITO layer (I-A) 91A. The transparent electrode 90 is formed by depositing ITO by sputtering. The transparent electrode 90 is formed by controlling the flow rate of introduced oxygen during sputtering by MFC, similarly to the transparent electrode 30 shown in the first embodiment. Further, the ITO layer (I-B) 91B may be formed by reducing the surface of the ITO layer (I) 91.

次に、図７（ａ）を参照して半導体発光素子１１０の透明電極９０の各層９１Ａ、９１Ｂ、９２、９３の酸素含有量について説明する。図７（ａ）において、縦軸は酸素含有量を示し、横軸は透明電極９０と反射層４０との界面ＲＩを起点としたときの透明電極９０の深さ方向、すなわち、界面ＲＩからＩＴＯ層（I-A）９１Ａとｐ型半導体層２２との界面ＳＩに向かった方向を示す。   Next, the oxygen content of each layer 91A, 91B, 92, 93 of the transparent electrode 90 of the semiconductor light emitting device 110 will be described with reference to FIG. In FIG. 7A, the vertical axis indicates the oxygen content, and the horizontal axis indicates the depth direction of the transparent electrode 90 with respect to the interface RI between the transparent electrode 90 and the reflective layer 40, that is, from the interface RI to the ITO. The direction toward the interface SI between the layer (IA) 91A and the p-type semiconductor layer 22 is shown.

透明電極９０の各ＩＴＯ層における酸素含有量のプロファイル、すなわちｐ型半導体層２２から反射層４０方向への酸素含有量のプロファイルは、実施例１で示した透明電極３０の場合に対して反転している。より詳細には、ＩＴＯ層（I-A）９１Ａにおいては、ｐ型半導体層２２とＩＴＯ層（I-A）９１Ａとの界面ＳＩにおいて酸素含有量が少なく、ｐ型半導体層２２とＩＴＯ層（I-A）９１Ａとの間のオーミック接合が良好である。また、界面ＳＩからＩＴＯ層（I-A）９１ＡとＩＴＯ層（I-B）９１Ｂとの界面まで酸素含有量が増加している。   The profile of the oxygen content in each ITO layer of the transparent electrode 90, that is, the profile of the oxygen content from the p-type semiconductor layer 22 toward the reflective layer 40 is reversed with respect to the case of the transparent electrode 30 shown in the first embodiment. ing. More specifically, in the ITO layer (IA) 91A, the oxygen content is small at the interface SI between the p-type semiconductor layer 22 and the ITO layer (IA) 91A, and the p-type semiconductor layer 22 and the ITO layer (IA) 91A The ohmic junction between is good. Further, the oxygen content increases from the interface SI to the interface between the ITO layer (I-A) 91A and the ITO layer (I-B) 91B.

ＩＴＯ層（I-B）９１Ｂにおいては、ＩＴＯ層（I-A）９１Ａとの界面において酸素含有量が多く、ＩＴＯ層（I-A）９１ＡとＩＴＯ層（I-B）９１Ｂとの界面からＩＴＯ層（I-B）９１ＢとＩＴＯ層（II）９２との界面まで酸素含有量が減少している。   The ITO layer (IB) 91B has a large oxygen content at the interface between the ITO layer (IA) 91A and the ITO layer (IB) 91B and ITO from the interface between the ITO layer (IA) 91A and the ITO layer (IB) 91B. The oxygen content is reduced to the interface with the layer (II) 92.

ＩＴＯ層（II）９２においては、ＩＴＯ層（I-B）９１ＢとＩＴＯ層（II）９２との界面からＩＴＯ層（II）９２とＩＴＯ層（III）９３との界面まで酸素含有量が一定である。   In the ITO layer (II) 92, the oxygen content is constant from the interface between the ITO layer (IB) 91B and the ITO layer (II) 92 to the interface between the ITO layer (II) 92 and the ITO layer (III) 93. .

ＩＴＯ層（III）９３においては、ＩＴＯ層（II）９２とＩＴＯ層（III）９３との界面からＩＴＯ層（III）９３と反射層４０との界面ＲＩまで酸素含有量が減少している。   In the ITO layer (III) 93, the oxygen content decreases from the interface between the ITO layer (II) 92 and the ITO layer (III) 93 to the interface RI between the ITO layer (III) 93 and the reflective layer 40.

［実施例２の改変例］
図７（ｂ）に示すように、ＩＴＯ層（I-B）９１Ｂ及びＩＴＯ層（II）９２は、ＩＴＯ層（I-A）９１ＡとＩＴＯ層（I-B）９１Ｂとの界面（ＩＴＯ層（I-B）９１Ｂの始端）からＩＴＯ層（II）９２とＩＴＯ層（III）９３との界面（ＩＴＯ層（II）９２の終端）まで酸素含有量がＩＴＯ層（III）９３よりも緩やかに減少している１つの層（ＩＴＯ層（I-B）９１Ｂ及びＩＴＯ層（II）９２が１つに結合された層）として構成されていても良い。 [Modification of Example 2]
As shown in FIG. 7B, the ITO layer (IB) 91B and the ITO layer (II) 92 are the interface between the ITO layer (IA) 91A and the ITO layer (IB) 91B (the start of the ITO layer (IB) 91B). ) To the interface between the ITO layer (II) 92 and the ITO layer (III) 93 (the end of the ITO layer (II) 92), one layer in which the oxygen content decreases more slowly than the ITO layer (III) 93 (A layer in which the ITO layer (IB) 91B and the ITO layer (II) 92 are combined into one) may be configured.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半導体層との良好なコンタクト特性を有するとともに、透明電極と反射層との間の密着性を確保しつつ、反射層の反射率が高く、信頼性、光反射特性等の素子特性に優れた半導体発光素子を提供することができる。   As described above in detail, according to the present invention, the reflectance of the reflective layer is high while having good contact characteristics with the semiconductor layer and ensuring adhesion between the transparent electrode and the reflective layer. Thus, it is possible to provide a semiconductor light emitting device excellent in device characteristics such as reliability and light reflection properties.

なお、本発明の上記した実施例においては、シン・フィルム構造の素子を例として説明したが、フリップ・チップ構造の素子にも適用することができる。また、第１導電型、第２導電型はそれぞれｐ型、ｎ型であり、第１の電極８０、第２の電極３０若しくは第２の電極９０はそれぞれｐ電極、ｎ電極であっても良い。   In the above-described embodiments of the present invention, the thin film structure element has been described as an example, but the present invention can also be applied to a flip chip structure element. The first conductivity type and the second conductivity type may be p type and n type, respectively, and the first electrode 80, the second electrode 30, or the second electrode 90 may be p electrode and n electrode, respectively. .

１０ 半導体発光素子
２０ 半導体膜
２１ 第１の半導体層
２２ 第２の半導体層
２３ 発光層
３０ 第２の電極
３１ ＩＴＯ層（I）
３２ ＩＴＯ層（II）
３３ ＩＴＯ層（III）
３３Ａ ＩＴＯ層（III-A）
３３Ｂ ＩＴＯ層（III-B）
４０ 反射層
５０ 接合層
６０ 支持基板
７０ 裏面電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor light emitting element 20 Semiconductor film 21 1st semiconductor layer 22 2nd semiconductor layer 23 Light emitting layer 30 2nd electrode 31 ITO layer (I)
32 ITO layer (II)
33 ITO layer (III)
33A ITO layer (III-A)
33B ITO layer (III-B)
40 reflective layer 50 bonding layer 60 support substrate 70 back electrode

Claims (5)

第１導電型の第１の半導体層、第２導電型の第２の半導体層、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層からなる半導体構造層と、
前記第２の半導体層上に形成された導電性金属酸化物からなる透明電極と、
前記透明電極上に形成された反射層と、を有し、
前記透明電極は、前記第２の半導体層との界面から前記反射層に向かって酸素含有量が増加している第１層と、前記第１層との界面の酸素含有量から酸素含有量が前記反射層に向かって前記第１層よりも緩やかに増加している第２層と、前記第２層との界面の酸素含有量から酸素含有量が前記反射層との界面まで減少している第３層と、からなり、
前記第２層は、前記第１層との界面から酸素含有量が一定な酸素一定層と、前記酸素一定層との界面から前記第３層との界面まで酸素含有量が増加している酸素リッチ層と、からなることを特徴とする半導体発光素子。 A first conductive type first semiconductor layer; a second conductive type second semiconductor layer; a semiconductor structure layer comprising a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; ,
A transparent electrode made of a conductive metal oxide formed on the second semiconductor layer;
A reflective layer formed on the transparent electrode,
The transparent electrode has an oxygen content from an oxygen content at the interface between the first layer and the first layer in which the oxygen content increases from the interface with the second semiconductor layer toward the reflective layer. The oxygen content decreases from the oxygen content at the interface between the second layer and the second layer, which increases more slowly than the first layer toward the reflective layer, to the interface with the reflective layer. and the third layer, Ri Tona,
The second layer includes an oxygen constant layer having a constant oxygen content from the interface with the first layer, and an oxygen having an increased oxygen content from the interface with the oxygen constant layer to the interface with the third layer. A semiconductor light emitting element comprising: a rich layer . 第１導電型の第１の半導体層、第２導電型の第２の半導体層、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層からなる半導体構造層と、
前記第２の半導体層上に形成された導電性金属酸化物からなる透明電極と、
前記透明電極上に形成された反射層と、を有し、
前記透明電極は、前記第２の半導体層との界面から前記反射層に向かって酸素含有量が増加している第１層と、前記第１層との界面の酸素含有量から酸素含有量が前記反射層に向かって前記第１層よりも緩やかに増加している第２層と、前記第２層との界面の酸素含有量から酸素含有量が前記反射層との界面まで減少している第３層と、からなり、
前記第３層と前記反射層との界面の酸素含有量は、前記第２の半導体層と前記第１層との界面の酸素含有量よりも少ないことを特徴とする半導体発光素子。 A first conductive type first semiconductor layer; a second conductive type second semiconductor layer; a semiconductor structure layer comprising a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; ,
A transparent electrode made of a conductive metal oxide formed on the second semiconductor layer;
A reflective layer formed on the transparent electrode,
The transparent electrode has an oxygen content from an oxygen content at the interface between the first layer and the first layer in which the oxygen content increases from the interface with the second semiconductor layer toward the reflective layer. The oxygen content decreases from the oxygen content at the interface between the second layer and the second layer, which increases more slowly than the first layer toward the reflective layer, to the interface with the reflective layer. and the third layer, Ri Tona,
A semiconductor light emitting device , wherein an oxygen content at an interface between the third layer and the reflective layer is smaller than an oxygen content at an interface between the second semiconductor layer and the first layer . 前記透明電極内において、前記酸素リッチ層と前記第３層との界面の酸素含有量が最大であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。 2. The semiconductor light emitting device according to claim 1 , wherein an oxygen content at an interface between the oxygen-rich layer and the third layer is maximum in the transparent electrode. 前記透明電極の表面の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）は０．１〜４．０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。 The semiconductor light-emitting device according to any one of claims 1 to 3 root mean square roughness (RMS) is being in the range of 0.1~4.0nm surface of the transparent electrode. 半導体層上に導電性の金属酸化物からなる透明電極を形成する方法であって、
前記半導体層との界面から酸素含有量が増加するように前記金属酸化物を堆積して第１領域を形成するステップと、
前記第１領域との界面の酸素含有量から酸素含有量が前記第１領域よりも緩やかに増加するように前記金属酸化物を堆積して第２領域を形成するステップと、
前記第２領域との界面の酸素含有量から酸素含有量を前記第２領域よりも急峻に増加させ、表面が粗面形状を呈するように前記金属酸化物を堆積して第３領域を形成するステップと、
前記第３領域の還元処理を行って、前記粗面形状を維持しつつ前記第３領域の表面層の酸素含有量を低減するステップと、
を有することを特徴とする方法。 A method of forming a transparent electrode made of a conductive metal oxide on a semiconductor layer,
Depositing the metal oxide to increase the oxygen content from the interface with the semiconductor layer to form a first region;
Depositing the metal oxide to form a second region such that the oxygen content increases more slowly than the first region from the oxygen content at the interface with the first region;
From the oxygen content at the interface with the second region, the oxygen content is increased more steeply than the second region, and the third region is formed by depositing the metal oxide so that the surface has a rough surface shape. Steps,
Reducing the oxygen content of the surface layer of the third region while performing the reduction treatment of the third region and maintaining the rough surface shape;
A method characterized by comprising:
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